DE1558104B1 - Process for impregnating a casting mold for the casting of highly reactive metals - Google Patents
Process for impregnating a casting mold for the casting of highly reactive metalsInfo
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Description
I 558 104I 558 104
1 21 2
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet des Vergießens Kohleschicht bedeckt. Eine solche Form wäre für das von Metallen und betrifft die Herstellung von Formen ' Präzisionsgießen von Titan und ähnlichen reaktionsfür den Guß von stark reaktionsfähigen Metallen, wie fähigen Metallen daher ungeeignet. Titan und Zirkon. . ■ ■ Man hat auch schon in Kokillen zum Gießen vonThe invention is in the field of potting a layer of carbon. Such a shape would be for that of metals and relates to the manufacture of molds' precision casting of titanium and similar reactive for the casting of highly reactive metals, such as capable metals, is therefore unsuitable. Titanium and zircon. . ■ ■ One has already used molds for casting
Das bekannte, mit verlorenen Wachsmodellen 5 Stahlblöcken vor oder während des Gusses Naphthalin arbeitende Präzisionsgießverfahren eignet sich gut zur gegeben, welches unter der Wirkung des flüssigen, Herstellung komplizierter Gußstücke mit genauen eingegossenen Metalls verdampft und sich als Ruß auf Abmessungen. Bei diesem Verfahren wird ein Modell die Innenflächen der Form niederschlägt. Bei diesem des gewünschten Gußstücks aus Wachs, einem thermo- Verfahren wird also zum Gießen eine Form verwendet, plastischen Material oder einem anderen geeigneten io deren Oberfläche nicht mit Kohle bedeckt ist, diese Material hergestellt. Rund um (fieses Modell wird eine bildet sich vielmehr erst durch Reaktion mit dem einmonolithische Form durch Aufbringung einer Schicht gegossenen heißen Metall, was naturgemäß eine beachtaus einer hochschmelzenden Aufschlämmung aufge- liehe Verunreinigung desselben zur Folge haben muß. baut, die aus einem feinteiligen, hochschmelzenden Bekannt ist ferner die Herstellung von Formen ausThe well-known naphthalene with lost wax models 5 steel blocks before or during the casting working precision casting process is well suited to given, which under the action of the liquid, Making intricate castings with accurate cast metal evaporates and turns up as soot Dimensions. In this process, a model will knock down the inner surfaces of the form. With this one of the desired casting made of wax, a thermo process is used to cast a mold, plastic material or another suitable io the surface of which is not covered with carbon, this Material made. All around (a nasty model is formed rather only through reaction with the monolithic Form by applying a layer of cast hot metal, which is of course a noteworthy a high melting point slurry must result in contamination of the same. builds, which is known from a finely divided, high-melting point is also the production of molds
Material in einem flüssigen Träger besteht, in der 15 einem Graphitpulver mit einem Phenol-Formaldehyd-Regel aus partiell hydrolisierter Äthylsilicatlösung. harz als Bindemittel für die Graphitteilchen unter Der noch feuchte Überzug wird dann mit einem Verwendung aliphatischer Alkohole zur Herstellung trockenen, in der Regel gröberen, hochschmelzenden einer Aufschlämmung. Beim Brennen der Form wird Material bestäubt und'schließlich durch Lufttrocknung das Harz dann zersetzt, es sei jedoch betont, daß es oder mittels eines geeigneten Gases, zum Beispiel 20 sich von Anfang an in der zur Herstellung der Form Ammoniak, gehärtet. Dieses Überzugsverfahren wird verwendeten Ausgangsmischung befindet. Man erhält so lange wiederholt, bis eine Form mit ausreichender somit eine durch und durch aus graphitischer Kohle Dicke entstanden ist. Alsdann wird das Modell heraus- bestehende Form, da das wärmehärtende synthetische geschmolzen oder in einem geeigneten Lösungsmittel Binderharz nahezu vollständig verkohlt wird, gelöst. Für Stahl, Nickellegierungen, Kobaltlegierun- 25 Ein älterer, jedoch nicht vorveröffentlichter Vorgen u. dgl. wird als hochschmelzendes Material in der schlag geht von der bekannten Verwendung von Regel Kieselsäure, Aluminiumoxyd, Aluminiumsilicat, Graphitformen oder von mit Graphit ausgekleideten z. B. Molochit und. SiHminit, Zirkonoxyd, Zirkon- Formen aus. In allen bekannten Fällen besaß jedoch silicat u. dgl. verwendet; als Bindemittel dient dabei der Graphit eine isotropische Struktur, die bestimmte häufig Kieselsäuresol. Die mit solchen Formen erhal- 30 Nachteile bedingte, und die mit dem älteren Vorschlag tenen Gußstücke aus diesen Legierungen besitzen demgegenüber erzielte Verbesserung soll darin beeinen guten Oberflächenglanz und genaue Abmessun- stehen, den Graphitüberzug aus anisotropem, pyrogen. Wenn diese Formen jedoch für stark reaktions- lyrischem Graphit herzustellen. Dieses anisotrope, fähige Metalle, z. B. Titan und Zirkon, verwendet kristalline Graphitmaterial erhält man gemäß dem werden, erfolgt eine Reaktion zwischen Form und 35 älteren Vorschlag dadurch, daß man unter Vakuum Metall, was ungenaue Abmessungen und Oberflächen- durch den Innenraum der auf 700 bis 1200° C aufgeverunreinigungen des Gußstückes zur Folge hat. heizten Form ein Kohlenwasserstoffgas unter einemMaterial consists in a liquid carrier, in the 15 a graphite powder with a phenol-formaldehyde rule from partially hydrolyzed ethyl silicate solution. resin as a binder for the graphite particles The still moist coating is then made with a use of aliphatic alcohols dry, usually coarser, high melting point of a slurry. When firing the mold will The material is dusted and the resin is then decomposed by air drying, but it should be emphasized that it is or by means of a suitable gas, for example in the form used from the beginning Ammonia, hardened. This coating process is located where the starting mixture is used. You get repeated until a shape with sufficient thus one through and through made of graphitic charcoal Thickness has arisen. Then the model becomes the existing form, since the thermosetting synthetic one melted or the binder resin is almost completely charred in a suitable solvent, solved. For steel, nickel alloys, cobalt alloys, 25 An older, but not previously published document and the like is used as a refractory material in the blow goes from the known use of Usually silica, aluminum oxide, aluminum silicate, graphite molds or of graphite-lined molds z. B. Molochite and. SiHminit, zirconium oxide, zirconium forms. In all known cases, however, possessed silicate and the like are used; The graphite serves as a binding agent, which has an isotropic structure that determines often silica sol. The disadvantages associated with such forms and the older proposal Tenten castings from these alloys have, on the other hand, achieved improvement in it good surface gloss and exact dimensions, the graphite coating made of anisotropic, pyrogenic. However, if these forms are used to manufacture highly reactive graphite. This anisotropic, capable metals, e.g. B. titanium and zirconium, used crystalline graphite material is obtained according to the there is a reaction between form and 35 older proposal by being under vacuum Metal, resulting in imprecise dimensions and surfaces due to the interior of the 700 to 1200 ° C impurities of the casting. heated form a hydrocarbon gas under one
Die vorliegende Erfindung zur Herstellung von Druck von 1 bis 10 mm Hg hindurchleitet. Gießformen für den Guß von sehr reaktionsfähigen Das wesentliche Merkmal besteht dabei in der Auf-The present invention for producing pressure from 1 to 10 mm Hg passes. Casting molds for the casting of very reactive The essential feature is the structure
Metallen geht von einem Verfahren aus, bei dem eine 40 rechterhaltung eines Vakuums, keramische Gießform auf ihrer Oberfläche und in Die vorhegende Erfindung arbeitet ohne jedesMetals is based on a process in which a 40 right maintenance of a vacuum, ceramic mold on its surface and in the present invention works without any
, ihren Poren durch Zersetzung eines Kohlenwasser- Vakuum und bezweckt die Schaffung einer den Prästoffgases in einem Behälter unter Luftausschluß an zisionsguß von reaktionsfähigen Metallen, wie Titan, der auf über 800° C erhitzten Form mit feinteiliger ermöglichenden Formen mit Graphitoberfläche, ohne Kohle imprägniert wird. Die Erfindung wird darin 45 daß gleich die ganze Form aus Graphit zu bestehen gesehen, daß der Behälter mit der Form zunächst mit braucht., their pores by decomposition of a hydrocarbon vacuum and the purpose of the creation of a pre-substance gas in a container with exclusion of air on precision casting of reactive metals such as titanium, the mold heated to over 800 ° C with finely divided molds with graphite surface, without Coal is impregnated. The invention is based on the fact that the entire shape should be made of graphite seen that the container with the shape initially needs with.
Stickstoff gespült, unter Aufrechterhaltung der Stick- Zur Herstellung von Titangußstücken mit genauenPurged nitrogen while maintaining the stick. For making titanium castings with accurate
Stoffspülung in einen auf die Zersetzungstemperatur Abmessungen und ohne Verunreinigungen wurden des Kohlenwasserstoffgases erhitzten Ofen einge- . bereits maschinell bearbeitete Graphitformen verbracht wird und der Stickstoffstrom sodann mit Koh- 50 wendet. Solche Formen sind jedoch teuer und auf lenwasserstoffgas beladen wird. Vorzugsweise wird einfache Umrisse beschränkt. Feste Graphitformen als Kohlenwasserstoffgas Benzol verwendet. besitzen ferner den*Nachteil, daß sie eine starke Ab-Stock rinsing in one on the decomposition temperature dimensions and without impurities were of the hydrocarbon gas heated furnace. already machined graphite forms spent and the stream of nitrogen then turns with Koh. However, such forms are expensive and on lenhydrogen gas is loaded. Preferably simple outlines are constrained. Solid graphite forms benzene is used as the hydrocarbon gas. also have the disadvantage that they have a strong
Es ist bereits ein Verfahren bekannt, bei dem die schreckwirkung auf das flüssige Metall ausüben, was Oberflächen von getrockneten Sandformen dadurch das Ausfüllen feiner Einzelheiten in dem Gußstück verfestigt werden, daß die Oberflächen der grünen 55 erschwert.A method is already known in which the quenching effect exerted on the liquid metal, what Surfaces of dried sand molds thereby filling in fine details in the casting be solidified that the surfaces of the green 55 difficult.
Form mit einer Lösung, Emulsion oder Suspension Beisüiel 1Form with a solution, emulsion or suspension Example 1
von Harzen, die vorteilhaft Eiweiß oder Abbaupro-of resins, which are beneficial for protein or degradation
dukte von Eiweiß enthalten, angespritzt und anschlie- Nach der Wachsausschmelz-Methode wird einecontaining products of protein, injected and then after the lost wax method, a
ßend bei Temperaturen -zwischen 200 und 270° C ge- keramische Form unter Verwendung einer Lösung von backen werden. Bei den dabei zur Anwendung korn- 60 partiell hydrolysiertem Äthylsilikat, in welcher unter menden Temperaturen von 200 bis 270° C mag zwar Bildung einer Aufschlämmung ein feinteiliges, hocheine gewisse Verkokung der organischen Substanz er- schmelzendes Material, wie Zirkonoxid oder Alumifolgen, keinesfalls jedoch die Bildung von reinem Koh- niumoxid suspendiert ist, hergestellt. Ein Wachsablenstoff unter Entfernung aller übrigen Restsubstanzen, druck des gewünschten Gußstücks wird durch Einweiche eine Verunreinigung des Gießmetalls ergeben 65 tauchen in die Aufschlämmung überzogen. Der könnten. Das Backen erfolgt auch keinesfalls unter feuchte Überzug wird mit einem pulvrigen feuerfesten Luftausschluß, was weiterhin verhindert, daß sich die Material bestäubt und dann durch Darüberleiten von Oberfläche der Form bei dem Prozeß mit einer reinen Ammoniakgas oder durch Lufttrocknung ausgehärtet.ßend at temperatures between 200 and 270 ° C ge ceramic mold using a solution of will bake. In the case of the partially hydrolyzed ethyl silicate for use, in which below At temperatures of 200 to 270 ° C, the formation of a slurry may be a finely divided, highly pure certain coking of the organic substance melting material, such as zirconium oxide or aluminum sequins, however, the formation of pure carbonium oxide is by no means suspended. A waxable fabric with removal of all remaining substances, pressure of the desired casting is done by soaking contamination of the cast metal would result in 65 dips coated into the slurry. Of the could. Baking is also never done under a moist coating with a powdery refractory Exclusion of air, which further prevents the material from dusting itself and then by passing over it Surface of the mold cured in the process with a pure ammonia gas or by air drying.
Dieses Überzugsverfahren wird etwa siebenmal bis
zum Aufbau einer feuerfesten Form mit einer Wandstärke
von etwa 3,2 bis 6,4 mm wiederholt. Dann
wird das Wachsmodell herausgeschmolzen. Die von
Wachs befreite Form wird dann in der schematisch
in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung mit Kohle imprägniert. Dabei wird der in dem Gefäß 1 enthaltene
Stickstoff über ein Reduzierventil 3 und ein Strömungsmeßgerät 5 in den Röhrenofen 7 über einen Zweiwegehahn
9 eingeleitet, der es ermöglicht, Stickstoff allein io Kohle imprägniert. In dieser Form wurden Titangußoder
in Mischung mit Benzoldampf einzuleiten; im stücke mit guter Oberflächenbeschaffenheit erhalten,
letzteren Fall läßt man den Stickstoff durch in Behältern 11 in einem Wasserbad 13 enthaltenes, warmes,
flüssiges Benzol perlen.This coating process is up to about seven times
repeated to build a refractory mold with a wall thickness of about 3.2 to 6.4 mm. then
the wax model is melted out. The from
The wax-free form is then shown in the schematic
in Fig. 1 device shown impregnated with carbon. The contained in the vessel 1 is thereby
Nitrogen is introduced into the tube furnace 7 via a reducing valve 3 and a flow meter 5 via a two-way valve 9, which makes it possible to impregnate nitrogen alone in the carbon. In this form, cast titanium or a mixture with benzene vapor were introduced; preserved in pieces with a good surface finish, in the latter case the nitrogen is passed through the warm,
liquid benzene pearls.
Im Betrieb, wenn sich der heiße Ofen 15 in der 15
Stellung A befindet, wird die Form 17 in den kalten
Röhrenofen 7 eingeführt, der dann mit Stickstoff ausgespült wird. Unter weiterem Hindurchleiten von Stickstoff
wird der heiße Ofen dann in die Stellung B gebracht. Wenn die Form die gewünschte Temperatur 20 prozent hergestellt; die mit diesen Formen erhaltenen
erreicht hat, wird der Zweiwegehahn 9 so eingestellt, Titangußstücke wurden auf ihre Oberflächenbeschafdaß
der Stickstoff durch warmes flüssiges Benzol perlt. fenheit getestet, die sich durch eine Reaktion zwischen
Der Benzoldampf dissoziiert bei Berührung mit der Form und Metall ergibt. Die Oberflächenverunreiniheißen
Form, wobei sich feinteilige Kohle auf der gung wurde durch einen Mikrohärtetest mit den in der
Oberfläche und in den Poren dieser keramischen Form 25 nachstehenden Tabelle angegebenen Ergebnissen beniederschlägt.
Bei einem Gasdurchfluß von I1I2 1 pro stimmt.
Stunde, einer Temperatur des flüssigen Benzols von
55°C und einer Ofentemperatur von 825°C sind nach
etwa fünfstündiger Behandlungsdauer etwa 10 Gewichtsprozent Kohle in der Form niedergeschlagen. 30
Mit einer solchen Form können Titangußstücke mit
guter Oberflächenbeschaffenheit erhalten werden, die
verhältnismäßig frei von Oberflächenverunreinigungen
sind.In operation, when the hot oven 15 is in the 15th
Position A is, the mold 17 is in the cold
Tubular furnace 7 introduced, which is then flushed with nitrogen. The hot furnace is then brought to position B while still passing nitrogen through. When the mold has reached the desired temperature 20 percent; has reached that obtained with these molds, the two-way valve 9 is adjusted so that the surface of titanium castings is such that the nitrogen bubbles through warm liquid benzene. fineness tested, which results from a reaction between the benzene vapor dissociates on contact with the mold and metal. The surface contaminated hot mold, with finely divided carbon on the movement, was reflected by a microhardness test with the results given in the surface and in the pores of this ceramic mold 25 below. With a gas flow of I 1 I 2 1 pro is true.
Hour, a liquid benzene temperature of
55 ° C and an oven temperature of 825 ° C are after
about five hours of treatment time about 10 percent by weight of coal is deposited in the mold. 30th
With such a shape, titanium castings can be made with
good surface finish can be obtained, the
relatively free of surface contamination
are.
gung von feinteiliger Kohle auf der Oberfläche und in den Poren der Form. Nach beendeter Imprägnierung wird der Zweiwegehahn wieder so eingestellt, daß nur Stickstoff eingeleitet wird, das Gefäß wird aus 5 dem Ofen entnommen und unter weiterem Hindurchleiten von Stickstoff abkühlen gelassen. Bei einer Temperatur des flüssigen Benzols von 53 0C und einer Ofentemperatur von 8850C war die Form nach vierstündiger Behandlung mit etwa 10 Gewichtsprozentgeneration of finely divided charcoal on the surface and in the pores of the mold. When the impregnation is complete, the two-way cock is set again so that only nitrogen is introduced, the vessel is removed from the oven and allowed to cool while nitrogen is being passed through. At a temperature of the liquid benzene of 53 0 C and an oven temperature of 885 0 C in the form of after four hours of treatment was associated with about 10 weight percent
die verhältnismäßig frei von Oberflächenverunreinigungen waren.which were relatively free of surface contamination.
Zum Nachweis der mit der vorstehend beschriebenen Kohleimprägnierung erzielten Wirkung wurden fünf keramische Formen mit einer Kohleimprägnierung von 0 bzw. 2 bzw. 5 bzw. 10 bzw. 19 Gewichts-To demonstrate the effect achieved with the carbon impregnation described above, five ceramic shapes with a carbon impregnation of 0 or 2 or 5 or 10 or 19 weight
imprägnierung
der Form,money
impregnation
the form,
der OberflächenPenetration depth
of the surfaces
Wurde keine Kohle in die Form eingeführt, soIf charcoal was not introduced into the mold, so
Eine keramische Form wird nach der Wachsausschmelz-Methode wie im Beispiel 1 hergestellt. Die
von Wachs befreite Form wird in der schematisch in
F i g. 2 dargestellten Weise mit Kohle imprägniert. 40 erhielt man Gußstücke mit einer großen Oberflächen-Der
Gas liefernde Teil der Apparatur ist gleich wie in härte und einer verhältnismäßig tiefgehenden Ober-F
i g. 1. Der Imprägnierungsraum besteht aus einer flächenverunreinigung, wobei die Reaktion zwischen
zweiteiligen Anordnung aus hitzebeständigem Stahl Form und Metall so stark war, daß sich unterhalb der
und besteht aus einer Basis 19 und einem Deckel 21. Oberfläche des Gußstücks unterirdische Blasen bil-Ein
hitzebeständiges Stahlrohr 23 mündet in die Basis 45 deten, wodurch das Gußstück unbrauchbar wurde,
des Raums und führt dann in das Zentrum eines durch- Eine 2gewichtsprozentige Kohleimprägnierung verbohrten
Kohleblocks 25. Die keramische Form 27 hinderte unterirdische Schäden; durch eine Kohlewird
auf den Kohleblock 25 aufgesetzt, und der Deckel imprägnierung entsprechend diesem Wert kann man
21 wird dann über die Form in die Basis eingesetzt, somit Gußstücke mit einer großen Oberflächenhärte
wobei die Verbindung des Deckels mit der Basis mit 50 nach dem Vergießen erhalten, was für Anwendungstrockenem
Sand abgedichtet wird. In dem Deckel ist zwecke, bei denen es auf Abriebbeständigkeit, Erosionsbeständigkeit
und Abnutzungsbeständigkeit ankommt, von großem Wert ist. Durch Regelung der Tiefe der Kohleimprägnierung in der Form kann man
enthaltener Stickstoff wird durch das Reduzierventil 3 55 somit nach dem beschriebenen Verfahren die Ober-
und den Strömungsmesser 5 über den Zweiwegehahn flächenhärte und die Tiefe der OberflächenhärteA ceramic mold is produced using the lost wax method as in Example 1. the
The wax-free form is shown in the schematic in
F i g. Impregnated with carbon in the manner shown in FIG. 40 castings were obtained with a large surface area. The gas-supplying part of the apparatus is the same as for hardness and a relatively deep upper surface. 1. The impregnation room consists of a surface contamination, the reaction between the two-part arrangement of heat-resistant steel mold and metal was so strong that underneath the and consists of a base 19 and a cover 21. Surface of the casting underground bubbles bil-A heat-resistant steel pipe 23 opens into the base 45 of the room, rendering the casting unusable, and then leads into the center of a carbon block 25 drilled through, the ceramic mold 27 prevented underground damage; a carbon is placed on the carbon block 25, and the cover impregnation according to this value can be 21 is then inserted into the base via the mold, thus castings with a high surface hardness with the connection of the cover with the base with 50 obtained after potting, what kind of application dry sand is sealed. The lid is of great value to purposes where abrasion resistance, erosion resistance and wear resistance are important. By regulating the depth of the carbon impregnation in the mold, the nitrogen contained is determined by the reducing valve 3 55, thus using the method described, the surface hardness and the flow meter 5 via the two-way valve and the depth of the surface hardness
regeln.rules.
Obwohl in den vorstehenden Beispielen Benzol als Lieferant für die Kohleimprägnierung genannt ist, Benzol perlen läßt. Im Betrieb wird die Apparatur mit 60 können doch auch viele andere Kohlenwasserstoffe, Stickstoff ausgespült, wenn sich das Imprägnierungs- z. B. Butan, Propan u. dgl. verwendet werden. Auch gefäß außerhalb des Ofens 33 befindet. Das Gefäß gasförmige Kohlenwasserstoffe, z. B. Acethylen, könwird dann unter andauernder Stickstoffeinleitung in nen verwendet werden.Although benzene is mentioned as a supplier for the carbon impregnation in the above examples, Benzene pearls. In operation, the apparatus with 60 can also contain many other hydrocarbons, Purged nitrogen when the impregnation z. B. butane, propane and the like. Can be used. Even vessel outside of the furnace 33 is located. The vessel gaseous hydrocarbons, e.g. B. acetylene can then be used inside with continuous introduction of nitrogen.
den Ofen eingeführt, die Form und das Gefäß werden In den vorstehenden Beispielen wurden zwar nachThe oven is introduced, the mold and the vessel are In the previous examples, although according to
auf die Ofentemperatur gebracht, und der Zweiwege- 65 dem Wachsausschmelz-Verfahren erhaltene keramihahn wird dann so eingestellt, daß Stickstoff durch das sehe Formen verwendet, es können jedoch auch nach flüssige Benzol perlt. Der Benzoldampf dissoziiert bei anderen an sich bekannten Verfahren hergestellte Berührung mit der heißen Form unter Niederschla- Formen verwendet werden.brought to oven temperature and the two-way ceramic tap obtained by the lost wax process is then adjusted so that nitrogen is used by the see shaping, but it can also be used after liquid benzene pearls. The benzene vapor dissociates in other processes known per se Contact with the hot mold under precipitation molds can be used.
eine Entlüftung 29 vorgesehen. Das hitzebeständige
Stahlrohr wird dann mittels einer flexiblen Leitung 31
an den Gasgenerator angeschlossen. Im Behälter 1a vent 29 is provided. The heat-resistant
Steel pipe is then connected by means of a flexible line 31
connected to the gas generator. In container 1
in den Imprägnierungsraum eingeleitet, wobei Stickstoff allein oder beladen mit Benzoldampf durchgeleitet werden kann, indem man ihn durch flüssigesintroduced into the impregnation room, nitrogen being passed through alone or laden with benzene vapor can be made by passing it through liquid
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1967
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Also Published As
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